【文章內(nèi)容簡介】 軌支撐梁所承受的最大彎矩為最大應(yīng)力為根據(jù)材料力學(xué)“失效、安全系數(shù)和強(qiáng)度”理論，由于鋼結(jié)構(gòu)選用材料為Q235，屈服強(qiáng)度為235MPa，取安全系數(shù)下n=2，所以許用應(yīng)力。可得，由強(qiáng)度理論可知：導(dǎo)軌支撐梁穩(wěn)定。三層橫梁強(qiáng)度校核 三層橫梁可以簡化為固定梁。橫梁兩端固定，A、B兩點(diǎn)產(chǎn)生相應(yīng)的支反力和。圖 三層橫梁受力簡圖及彎矩圖所承受的主要是拉壓受力，所以我們只對其正應(yīng)力進(jìn)行分析。梁所承受的彎矩為：最大彎矩為：其中代入得：最大正應(yīng)力為：其中為抗彎截面系數(shù)，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊可以得知由此可得則由彎曲強(qiáng)度理論可知：三層橫梁穩(wěn)定。 立體車庫升降橫移機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 橫移機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)立體車庫橫移傳動機(jī)構(gòu)由減速電機(jī)、驅(qū)動輪和從動輪、地面鋪設(shè)導(dǎo)軌組成。升降橫移機(jī)構(gòu)則為升降傳動機(jī)構(gòu)與橫移傳動機(jī)構(gòu)的結(jié)合。升降橫移式立體車庫底層與中間層載車板為橫移機(jī)構(gòu)，上層載車板為升降機(jī)構(gòu)。升降裝置由傳動系統(tǒng)、升降架等組成。橫移方案選擇其中提升方式分為下列六種，可根據(jù)不同要求任意選用。（1）鋼絲繩式提升型式（2）鏈條式提升型式（3）液壓式提升型式（4）螺桿式提升型式（5）液壓缸、鋼絲繩組合提升型式（6）鏈條、鋼絲繩組合提升型式在立體車庫設(shè)計(jì)中，各種提升方式特點(diǎn)如下：（1）采用鏈傳動：優(yōu)點(diǎn)是傳動簡單可靠，維修簡單，造價(jià)低廉。缺點(diǎn)是沖擊比較大，有提升高度的限制，安裝調(diào)試時(shí)需要注意是否有咬鏈的情況出現(xiàn)。（2）采用鋼絲繩傳動：優(yōu)點(diǎn)是對車庫底盤可以提升的高度可以不加限制，造價(jià)比較低。缺點(diǎn)是因?yàn)樾枰饧愉摻z繩桶和剎車盤增加了安裝調(diào)試的時(shí)間和造價(jià)。（3）采用液壓傳動：優(yōu)點(diǎn)是可以真正實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，結(jié)構(gòu)緊湊，功率與重量比高、響應(yīng)速度快、抗干擾能力強(qiáng)、誤差小精度高、低速平穩(wěn)性好、調(diào)速范圍寬、介質(zhì)自身可起冷卻潤滑作用、安全防爆等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)也具有元件昂貴、成本高、密封技術(shù)要求高、油液易污染、能源傳輸不便等缺點(diǎn)。綜上所述，本車庫為三層，從提升高度上選鏈傳動或鋼絲繩傳動都可以，但從方案經(jīng)濟(jì)及可行性角度考慮，選擇鏈傳動更為有利。在橫移運(yùn)動中，采用異步電機(jī)驅(qū)動，通過鏈驅(qū)動，也能達(dá)到精確、穩(wěn)定地傳動。圖 載車板橫移原理圖橫移載車板動力系統(tǒng)計(jì)算，減速電機(jī)通過聯(lián)軸節(jié)直接驅(qū)動載車板行走輪轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)載車板橫移運(yùn)動。（1)主要參數(shù)的確定橫移運(yùn)動行程 s = 2400mm橫移運(yùn)動時(shí)間 t = 205橫移速度F，主要由設(shè)備運(yùn)行周期，周圍環(huán)境的安全性，載車運(yùn)行時(shí)的平穩(wěn)性等因素確定。行走輪直徑：由結(jié)構(gòu)尺寸及輪壓等因素決定，行走輪直徑確定為80mm。橫移載車板自重 載車板額定載荷 （2)功率計(jì)算電機(jī)輸出軸轉(zhuǎn)速n計(jì)算：其中：橫移速度V=120mm/s行走輪直徑D=80mm驅(qū)動力矩M計(jì)算：由機(jī)械手冊1冊表11111110查得：行走輪與鋼導(dǎo)數(shù)的靜摩擦系數(shù)：=行走輪與鋼導(dǎo)數(shù)的滾動摩擦系數(shù)：=滾動軸承的摩擦系數(shù)：=正壓力：則：起動驅(qū)動力矩：行走驅(qū)動力矩：電機(jī)功率計(jì)算：由于結(jié)構(gòu)緊湊，容納電機(jī)的空間狹小，選擇臺灣明椿電氣的減速電機(jī)，其參數(shù)如下：輸出扭矩：輸出轉(zhuǎn)速：功率：載車板的額定載荷是承載的最高上限，實(shí)際使用概率很小，通常可以泊車的車輛的重量都在1000kgf1600kgf之間這是由車型所決定的，所以功率不需留余量，靜摩擦引起的大起動阻力矩不會造成電機(jī)損壞。 載車板設(shè)計(jì)載車板用來承載庫存車輛，按結(jié)構(gòu)形式有框架式和拼板式兩種?？蚣苁禽d車板用型鋼和鋼板焊接承載框架，并多數(shù)采用中間突起結(jié)構(gòu)，在兩側(cè)停車通道和中間凸起的頂面鋪設(shè)不同厚度的鋼板。這種載車板的優(yōu)點(diǎn)是可按需要設(shè)置行車通道寬度，并具有較好的導(dǎo)入功能，適合車型變化較多的小批量生產(chǎn)。拼板式載車板用鍍鋅鋼板一次沖壓或滾壓成組裝件，采用咬合拼裝成載車板，用螺栓緊固連接，拼裝前可以先對組件進(jìn)行各種表面處理，如電鍍、烤漆等，使載車板輕巧、美觀。圖 平板式載車板及拼合示意圖 安全防護(hù)機(jī)構(gòu)車庫的安全防護(hù)措施非常重要，在眾多的車庫中車輛的高價(jià)性與車庫自身的價(jià)值相差很大，并與客戶對車庫的信任度有著密切的聯(lián)系。對于升降橫移式立體車庫，它的安全防護(hù)措施要做到以下幾點(diǎn)，并配備有相應(yīng)的防護(hù)裝置。：在車庫中安裝有溫?zé)焸鞲衅鳎蓪噹斓幕鹎閷?shí)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并把監(jiān)控信號傳給中央控制系統(tǒng)。2急停措施：在發(fā)生異常情況時(shí)能使停車設(shè)備立即停止運(yùn)轉(zhuǎn)，在操作盒上安裝有緊急停止開關(guān)，并設(shè)為紅色，以示醒目。：在很多情況下停車時(shí)，司機(jī)必須要把車停在載車板合適的位置上，一般在載車板的后端一側(cè)安裝上一高25mm以上的阻車擋鐵。：停車設(shè)備在升降過程中，在定位開關(guān)上方裝有限位開關(guān)，當(dāng)定位開關(guān)出現(xiàn)故障時(shí)，由限位開關(guān)使設(shè)備停止工作，起超程保護(hù)作用。：設(shè)備運(yùn)行時(shí)，必須裝有防止人車誤入裝置，以確保安全，一般采用紅外裝置。一旦檢測到在車庫運(yùn)作時(shí)，有人或其它物體進(jìn)入車庫，系統(tǒng)就會使這個(gè)車庫停止運(yùn)作。：當(dāng)載車板升至定位點(diǎn)后，需設(shè)置防墜裝置，以防止載車板因故突然落下，傷害人車，一般防墜裝置采用掛鉤形式。掛鉤防墜方式為電磁鐵驅(qū)動。圖 防止載車板墜落裝置載車板的防墜落裝置是立體車庫中的一個(gè)關(guān)鍵部件，在泊車安全方面起著決定性的作用。防墜落裝置中解鎖動作由電磁鐵完成。解鎖動作要求，當(dāng)電磁鐵通電時(shí)以推桿觸動安全鉤解鎖。當(dāng)電磁鐵斷電時(shí)推桿自動縮回。 提升機(jī)構(gòu)及軸的設(shè)計(jì)本文中立體車庫的升降部分和橫移部分均采用鏈傳動輸入動力。鏈傳動由主動輪、從動輪和繞在鏈輪上的鏈條組成。鏈傳動的特點(diǎn)：能保證準(zhǔn)確的平均傳動比；傳動效率高，~；作用在軸上的壓力較小；能在高溫、油污等惡劣環(huán)境工作。廣泛應(yīng)用于礦山、農(nóng)業(yè)和石油機(jī)械中。軸在升降傳動系統(tǒng)和橫移傳動系統(tǒng)中都是特別重要的，它不但影響著傳動的好壞還影響著車輛的安全，在軸的設(shè)計(jì)中，按照常規(guī)設(shè)計(jì)方法，先進(jìn)行初算軸，然后進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確定軸徑后，再對軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核。根據(jù)實(shí)際情況確定危險(xiǎn)截面，求出該截面的彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)。（循環(huán)特征為對稱循環(huán)，脈動循環(huán)）再考慮應(yīng)力集中等方面的因素，按交變應(yīng)力狀態(tài)的疲勞強(qiáng)度的公式進(jìn)行該截面安全系數(shù)的校核計(jì)算，其中：——對稱循環(huán)應(yīng)力時(shí)的疲勞極限和扭轉(zhuǎn)疲勞極限 ——正應(yīng)力有效應(yīng)力集中系數(shù)和剪應(yīng)力有效應(yīng)力集中系數(shù) ——表面質(zhì)量系數(shù) ——尺寸系數(shù) [s]——許用安全系數(shù)值 通過校核就可以確定軸的直徑。橫移傳動空軸校核橫移電機(jī)型號為CLPK22040303，=空心軸的抗扭截面系數(shù)為軸的最大切應(yīng)力為故軸滿足強(qiáng)度要求。提升傳動空軸校核載車板自重 載車板額定載荷 為安全和穩(wěn)定起見選用橫移電機(jī)型號臺灣明椿MLPK55370603，=鋼管型號為60x6空心軸的抗扭截面系數(shù)為軸的最大切應(yīng)力為故軸滿足強(qiáng)度要求。橫移轉(zhuǎn)軸的校核圖 軸受力示意圖上面章節(jié)已求得起動驅(qū)動力矩即最大阻力距：電機(jī)最大輸出力矩：軸采用45鋼制造可得 軸上最小直徑為24mm，可知 雖然鍵槽、軸肩及過渡配合所引起的應(yīng)力集中均將削弱軸的疲勞強(qiáng)度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕確定的，所以截面I，II，B均無需校核。因此，只需要校核截面A。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課本P373，表154可得 橫移載車框架自重 載車板額定載荷 據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課本表151可知45號鋼許用彎曲應(yīng)力：。因此，故安全。載車板提升鏈校核本提升裝置采用鏈條傳動型式的傳動機(jī)構(gòu)來提升，載車板的兩個(gè)端面各有2個(gè)鏈輪，也各有2根定長的鏈條繞在鏈輪上，初始位置載車板水平，當(dāng)提升電機(jī)帶動載車板向上提升時(shí)，由于鏈條是定長的，所以不管是上升還是下降，載車板始終保持水平。整個(gè)傳動機(jī)構(gòu)分析，載車板在鏈條的約束下，提升過程中不會出現(xiàn)擺動的現(xiàn)象，使整個(gè)提升過程非常平穩(wěn)，對于升降橫移式立體車庫，在選擇鏈條時(shí)，按照低速鏈處理(v)，而不是按高速鏈的方法來選擇，由鏈條的靜強(qiáng)度來確定鏈條節(jié)距。得 所選擇的鏈條必須滿足： S：安全系數(shù)（取S=7）； k：鏈條工況系數(shù)（取k=）P：提升電機(jī)功率 z：鏈輪的齒數(shù)n：鏈輪的轉(zhuǎn)速 p：所選鏈輪的節(jié)距根據(jù)上式很容易確定所需要的鏈條。主要參數(shù)確定：載板升降速度： 行程： S=1850mm鏈條受力分析：平衡鏈承重約為提升載荷的1/4，上升時(shí)提升鏈承載是提升載荷的1/2。載車板自重 載車板額定載荷 所以，平衡鏈拉力： 提升鏈拉力：圖 載車板提升原理圖機(jī)械手冊3，1382頁表1321。根據(jù)鏈條的拉力選擇適用鏈條單排滾子鏈20A、節(jié)距P=，極限拉伸載荷，鏈條是提升系統(tǒng)中最重要的部分，對車庫設(shè)備的安全起著絕對重要的作用。所以要有足夠的裕量。機(jī)械手冊2，864頁表843。選擇板式鏈LH1244，節(jié)約P=19. 05，極限拉伸載荷。裕量很大，除了鏈條拉力必須滿足使用安全的要求外，還要滿足結(jié)構(gòu)要求，所以選擇LH1244板式鏈。滾子鏈強(qiáng)度計(jì)算：提升鏈運(yùn)動速度，屬于低速鏈傳動。由于載荷較大，靜強(qiáng)度占主要地位，按靜強(qiáng)度計(jì)算比用疲勞強(qiáng)度計(jì)算要經(jīng)濟(jì)。鏈條靜強(qiáng)度式中：鏈條極限拉伸載荷 有限圓周力 設(shè)計(jì)功率：機(jī)械手冊2，1384頁表1323查得，鏈條傳遞功率 因而鏈條靜強(qiáng)度，故非常安全第 3 章 立體車庫電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 電氣控制系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)整個(gè)車庫設(shè)計(jì)由一臺PLC對車庫進(jìn)行統(tǒng)一的管理和監(jiān)控，通過PLC控制載車板縱橫傳動裝置以完成對車輛的存取操作。各車位內(nèi)車輛的調(diào)入調(diào)出由PLC根據(jù)當(dāng)前各車位的車輛存放情況，按照相應(yīng)的調(diào)度策略調(diào)度車輛進(jìn)出。立體車庫的自動存取車控制系統(tǒng)包括弱電與強(qiáng)電兩套系統(tǒng)。弱電系統(tǒng)主要包括各種信號的采集、報(bào)警與控制輸出。PLC輸出信號給接觸器線圈，控制接觸器的接通與關(guān)斷。強(qiáng)電系統(tǒng)包括載車板電機(jī)控制線路、控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)接觸器、到位限位及載車板的上下行程限位。車庫采用車位檢測裝置代替人工找位，用升降裝置輸送汽車到位。系統(tǒng)在面板處設(shè)有急停開關(guān)，當(dāng)發(fā)生意外時(shí)，按下急停開關(guān)，斷掉所有電機(jī)的電源，使載車盤無法繼續(xù)運(yùn)行，以保護(hù)人員及設(shè)備的安全。系統(tǒng)輸出控制信號包括控制電機(jī)運(yùn)行方向信號，控制電機(jī)運(yùn)行信號，控制電磁鐵得、失電信號，控制燈光報(bào)警信號，控制車庫照明信號。升降橫移式立體車庫是一種比較典型的跨學(xué)科機(jī)電一體化產(chǎn)品，集機(jī)械、電子、信息技術(shù)于一體。其中，電子技術(shù)、信息技術(shù)和傳感技術(shù)的合理運(yùn)用與組合構(gòu)成了車庫的控制系統(tǒng)。升降橫移式立體車庫的控制系統(tǒng)是整個(gè)車庫系統(tǒng)的重要組成部分，也是車庫系統(tǒng)的核心。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是“四肢”，框架是“軀體”，那么控制系統(tǒng)就是“大腦”。它指揮著車庫的每個(gè)運(yùn)作過程，并對整個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)過程進(jìn)行監(jiān)控。圖 車庫系統(tǒng)控制原理框圖升降橫移式立體車庫的系統(tǒng)控制原理：操作者(人)要通過控制系統(tǒng)信息交流的平臺(界面)把操作信息傳送給控制系統(tǒng)，經(jīng)系統(tǒng)處理后，系統(tǒng)把可識別的控制信息通過輔助設(shè)備驅(qū)動執(zhí)行結(jié)構(gòu)，來完成車庫現(xiàn)場的運(yùn)作。其系統(tǒng)控制原理框圖。由于PLC的可靠性、抗干擾能力強(qiáng)。國內(nèi)外現(xiàn)有的升降橫移式立體車庫，它們的系統(tǒng)控制形式大都采用可編程控制器控制，特別是應(yīng)用在智能化要求程度高、多車尾、大容量的現(xiàn)代化升降橫移式立體車庫中。PLC的可靠性、抗干擾能力強(qiáng)。圖 PLC的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖在升降橫移式立體車庫中，控制系統(tǒng)中主控單元的主要控制對象首先是車庫內(nèi)的橫移電機(jī)和升降電機(jī)，控制系統(tǒng)就是使它們在不同的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。其次是車庫內(nèi)的各種輔助裝置，如指示燈及其各種安全設(shè)施等。為了保證載車板能橫移到預(yù)定位置以及載車板能上升或下降到指定位置，采用了行程開關(guān)。為了判斷載車板上有無車輛，采用了光電開關(guān)。一般小型車庫選用按鈕操作，界面清楚，易于操作，但對于大型車庫來說要用上位機(jī)來進(jìn)行對其控制。同時(shí)在車庫中還采用了一些傳感器如煙溫傳感器以及安全預(yù)警裝置，因本系統(tǒng)只有開關(guān)量輸入而無模擬量輸入，憑可編程序控制器本身的抗干擾能力和隔離變壓器就能滿足要求，因此可不必再另外增加其它抗干擾措施。檢測點(diǎn)與控制點(diǎn)：(1) 載車板上汽車停放到位否檢測采用光電開關(guān)在底層進(jìn)行掃描檢測。光電開關(guān)的接收器和發(fā)射器分別安裝在底層左右兩邊， 在載車板前后位置均進(jìn)行檢測， 當(dāng)有車輛停放不到位時(shí)， 車就把光電關(guān)光源擋住，此時(shí)系統(tǒng)不能動作， 只有車輛停放到位后， 系統(tǒng)才能正常工作。(2) 載車板上有無車檢測在每個(gè)載車板上的一條對角線上安放一套光電開關(guān)， 用于檢測載車板上有無車。(3) 載車板平移運(yùn)動是否到位檢測只有下層載車板有平移運(yùn)動， 在每個(gè)車位上分別安裝一只限位開關(guān)， 用于檢測載車板平移運(yùn)動是否到位。(4) 載車板升降是否到位檢測只有上層載車板有升降運(yùn)動， 在每個(gè)載車板垂直運(yùn)動的軌道上，